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热泵闭式除湿烘干系统湿热平衡

时间: 2018-07-02 15:35  来源: 中国干燥设备网   作者: chinagzsb   点击:  

  要烘干的湿物料各不相同,烘干的工艺千差万别。除湿烘干过程中都离不开对循环湿空气的温湿度控制。通常的控制方法是分段按时间控制温湿度。 

热泵闭式除湿烘干系统湿热平衡
 
  在系统运行初期,循环湿空气的湿度非常大,可以采用排湿的逻辑,系统按每一时段湿度的要求来自动控制排湿风阀和排湿风门的开启。
 
  当系统运行到了烘干的后期阶段,即循环湿空气湿度没有那么大的时候,科学的闭式除湿烘干机的除湿效果完全可以满足烘干工艺中对除湿的要求,这个时候是不需要也不可以开启除湿风阀的,因为到了烘干的后期阶段,循环湿空气的湿度比较小,或者已远远小于环境的湿空气湿度,这个时候如果开启排湿风阀,对湿物料的干燥非常不利,这也是开始干燥系统的一个非常大的弊端, 不能够彻底干燥物料。
 
  排湿风门不打开,排湿风阀不工作,全密闭的除湿烘干系统来讲,热量没有散失,系统温度会一直上升,这样会带来两个问题:
 
  1,热泵系统不能正常工作,因为热泵循环不能超范围运行,冷凝温度太高会直接有烧压缩机的风险。
 
  2,湿物料的除湿烘干工艺也不需要那么高的温度,有些物料在温度太高的热风环境中会产生质变,影响品质。
 
  那怎么办呢,就要设计系统热量平衡的装置,通常的做法是在系统串联室外冷凝器。它扮演的角色就是平衡系统运行过程中多余的热量,让系统能够按客户的工艺要求控制温度除湿。
 
  衡量热泵闭式除湿烘干机优劣"的标准为什么是SMER(单位能耗除湿量)
 
  热风烘干机(开式)的好坏取决于从环境中吸热的能力,衡量的标准就是考核额定的工况下机组运行的性能系数(COP);热泵除湿烘干机(闭式) 运行不受环境温度影响,湿空气在一个独立的闭式系统循环,蒸发温度相对开式系统而言(特别是冬季)高很多,且没有化霜因素的影响,又不会向环境中排热,其系统的有效热效率非常高。但高的热效率远远不够,闭式系统技术难点在于除湿量。
 
  举一个烘干时段的实例:
 
  烘干时间:10 Hour;

  该时段除湿量:200KG;
 
  烘干时段烘箱内温度:50℃;
 
  机组运行额定输入功率:6KW;
 
  这个时段的单位能耗除湿量SMER=200/(10*6)=3.33 L/Kw.h, 即这台热泵除湿烘干机能力为:在这个时段每度电除湿量为3.33升(公斤)。
 
  在这个特定的时段闭式除湿烘干机运行的有效性能系数(COP)也是可以计算的:
 
  rt=r0-2.35t=2500-2.35t      ---2500为t=0℃时水蒸汽的汽化潜热r0;
 
  50℃水的的汽化热为:2500-2.35*50=2383KJ/KG;
 
  这一时段除湿200KG水需要有效热量为:200*2383=476600KJ;
 
  10个小时消耗能量:6*10*3600=216000KJ;
 
  有效性能系数(COP):=476600/216000=2.2
 
  注意这是通过除去的水来做的计算,也就是有效性能系数(COP)。
 
  因为一个完整的烘干工序包括很多个烘干时段,每个时段烘干的工艺不同,其湿空气的温湿度状态也不同且是变化的。我们很难计算每个烘干时段有效性能系数(COP)。对一个实际的完整的烘干过程,虽然包括很多烘干时段,但我们非常容易计算整个烘干工序除湿量(湿物料与干物料的质量差),烘干时间是知道的,额定输入功率也是知道的,这样单位能耗除湿量SMER即每度电除湿量就很容易计算出来,也很直观的体现烘干设备的优劣。
 
  实际除湿的效果与烘干工艺有关系,与湿物料的特性也有关系, 与烘箱的循环风流通布置也有关系,还有其他如保温效果,湿物料摆放等等关系很大,每个因素对除湿效果都有很大影响;所以我们如果对热泵除湿烘干机制定标准时,不能考虑湿物料的特性,烘箱的组织等因素,只考虑湿空气的回风状态就好了。魔法师建议制定闭式除湿烘干机标准以湿空气回风干球温度50℃,湿球温度40℃测试机组的SMER(单位能耗除湿量)。这时湿空气的相对湿度在65%RH左右,与除湿烘干机实际工作状况也比较吻合。在实验室测试也是可行的。

(责任编辑:chinagzsb)
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